【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光子探测，特别是涉及一种单微波光子探测器。
技术介绍
1、超导量子计算机需要利用微波对量子芯片进行操作读取，其中，对于宏观领域的微波信号，已经形成了一系列的测量标准、测试方法，可以通过功率计等成熟的设备对信号强度进行准确的标定和测量。然而对于接近单光子级的微弱微波信号，暂无成熟的技术手段进行测量。
2、但随着超导量子计算的发展，为了实现量子芯片的精确控制，必须对微波信号进行单光子级精度的标定和测试，因此需要发展单微波光子的测试方法。
3、现有的一种单光子探测装置是利用雪崩效应探测单光子，但其探测的光子范围在通信波段，单光子的能量在1e-19j量级，而对于超导量子计算领域的单微波光子(～5ghz)，能量在1e-24j量级，两者能量相差5个量级，因此该单光子探测装置无法实现对单微波光子的探测。
4、现有的一种微波单光子探测器，虽然是采用微波单光子探测的方式，但其可探测频率由其内部的功分器臂长长度决定，例如9.6mm臂长仅能探测10ghz频率。因此在探测器制备完成后，可探测频率也固定下来了，无法调节，限制了其应用。
5、鉴于此，如何提供一种可探测单微波光子、适用范围广的单微波光子探测器成为本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的是提供一种单微波光子探测器，在使用过程中能够对不同频率的单微波光子进行探测，适用范围广，可靠性高。
2、为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种单微波光
3、所述第一耦合器，用于将所述微波光子信号耦合至所述可调频谐振腔中；
4、所述可调频谐振腔，用于输出与所述可调频谐振腔的当前频率相匹配的待测微波光子信号；
5、所述第二耦合器，用于将所述待测微波光子信号耦合至所述探测元件；
6、所述检测器，用于在所述探测元件吸收所述待测微波光子信号的情况下，产生检测信号。
7、在一种实施例中，所述可调频谐振腔包括第一谐振腔以及量子扰动超导探测器；
8、所述单微波光子探测器还包括设置于所述可调频谐振腔外部的偏置电流调节器，用于通过调节偏置电流来调节所述可调频谐振腔的频率。
9、在一种实施例中，所述量子扰动超导探测器设置于所述第一谐振腔内部。
10、在一种实施例中，所述量子扰动超导探测器包括至少两个并联设置的约瑟夫森结。
11、在一种实施例中，所述第一谐振腔为基于λ/4共面波导或λ/2共面波导制作的谐振腔。
12、在一种实施例中，所述第一谐振腔为三维谐振腔。
13、在一种实施例中，所述第一耦合器为第一电容，和/或所述第二耦合器为第二电容。
14、在一种实施例中，所述第一耦合器为第一电感，和/或所述第二耦合器为第二电感。
15、在一种实施例中，所述探测元件为基于约瑟夫森结制作而成的探测元件，所述探测元件的第一端接第一偏置电流。
16、在一种实施例中，所述检测器为电压检测器或电流检测器。
17、本专利技术实施例提供了一种单微波光子探测器，包括：第一耦合器、可调频谐振腔、第二耦合器、探测元件和检测器，探测元件的能级与单微波光子能级相匹配；其中，第一耦合器的输入端用于接收输入的微波光子信号，第一耦合器的输出端与可调频谐振腔的输入端连接，可调频谐振腔的输出端与第二耦合器的输入端连接，第二耦合器的输出端与探测元件的第一端和检测器的第一端同时连接，探测元件的第二端与检测器的第二端连接，其公共端接地；第一耦合器，用于将微波光子信号耦合至可调频谐振腔中；可调频谐振腔，用于输出与可调频谐振腔的当前频率相匹配的待测微波光子信号；第二耦合器，用于将待测微波光子信号耦合至探测元件；检测器，用于在探测元件吸收待测微波光子信号的情况下，产生检测信号。
18、可见，本专利技术实施例中输入的微波光子信号由第一耦合器耦合至可调频谐振腔中，该可调频谐振腔的频率可调节，微波光子信号进入至可调频谐振腔后通过该可调频谐振腔的选择，只有频率与该可调频谐振腔的当前频率相匹配的的待测微波光子信号才能够通过该可调频谐振腔输出至第二耦合器，第二耦合器将该待测微波光子信号耦合至探测元件，由于该探测元件的能级与单微波光子能级相匹配，因此该探测元件可以对输入的待测微波光子信号进行吸收，检测器可以检测出探测元件两端的信号得到检测信号，通过宏观可观测的检测信号即可确定完成对单微波光子的探测；本专利技术可以对不同频率的单微波光子进行探测，适用范围广，实用性和可靠性较高。
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1.一种单微波光子探测器，其特征在于，包括：第一耦合器、可调频谐振腔、第二耦合器、探测元件和检测器，所述探测元件的能级与单微波光子能级相匹配；其中，所述第一耦合器的输入端用于接收输入的微波光子信号，所述第一耦合器的输出端与所述可调频谐振腔的输入端连接，所述可调频谐振腔的输出端与所述第二耦合器的输入端连接，所述第二耦合器的输出端与所述探测元件的第一端和所述检测器的第一端同时连接，所述探测元件的第二端与所述检测器的第二端连接，其公共端接地；
2.根据权利要求1所述的单微波光子探测器，其特征在于，所述可调频谐振腔包括第一谐振腔以及量子扰动超导探测器；
3.根据权利要求2所述的单微波光子探测器，其特征在于，所述量子扰动超导探测器设置于所述第一谐振腔内部。
4.根据权利要求3所述的单微波光子探测器，其特征在于，所述量子扰动超导探测器包括至少两个并联设置的约瑟夫森结。
5.根据权利要求2所述的单微波光子探测器，其特征在于，所述第一谐振腔为基于λ/4共面波导或λ/2共面波导制作的谐振腔。
6.根据权利要求2所述的单微波光子探测器，其特
7.根据权利要求1所述的单微波光子探测器，其特征在于，所述第一耦合器为第一电容，和/或所述第二耦合器为第二电容。
8.根据权利要求1所述的单微波光子探测器，其特征在于，所述第一耦合器为第一电感，和/或所述第二耦合器为第二电感。
9.根据权利要求1至7任意一项所述的单微波光子探测器，其特征在于，所述探测元件为基于约瑟夫森结制作而成的探测元件，所述探测元件的第一端接第一偏置电流。
10.根据权利要求7所述的单微波光子探测器，其特征在于，所述检测器为电压检测器或电流检测器。
...【技术特征摘要】
1.一种单微波光子探测器，其特征在于，包括：第一耦合器、可调频谐振腔、第二耦合器、探测元件和检测器，所述探测元件的能级与单微波光子能级相匹配；其中，所述第一耦合器的输入端用于接收输入的微波光子信号，所述第一耦合器的输出端与所述可调频谐振腔的输入端连接，所述可调频谐振腔的输出端与所述第二耦合器的输入端连接，所述第二耦合器的输出端与所述探测元件的第一端和所述检测器的第一端同时连接，所述探测元件的第二端与所述检测器的第二端连接，其公共端接地；
2.根据权利要求1所述的单微波光子探测器，其特征在于，所述可调频谐振腔包括第一谐振腔以及量子扰动超导探测器；
3.根据权利要求2所述的单微波光子探测器，其特征在于，所述量子扰动超导探测器设置于所述第一谐振腔内部。
4.根据权利要求3所述的单微波光子探测器，其特征在于，所述量子扰动超导探测器包括至少...
【专利技术属性】
技术研发人员：张祥，杨斌，郭伟贵，刘雪飞，王光月，
申请(专利权)人：量子科技长三角产业创新中心，
类型：发明
国别省市：
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